PROCESOS DE FABRICACIÓN

En los comienzos de la industria petrolera, las refinerías podían clasificarse, simplemente en tres grandes grupos:

1 Refinerías de destilación primaria.2 Refinerías de destilación y desintegración.3 Refinerías completas.

El primer tipo no podía llenar la demanda de altos rendimientos de productos de primera calidad y puede considerarse anticuado.

La mayor parte de las refinerías actuales caen dentro del segundo grupo. Tales plantas producen máximos rendimientos de productos de alta calidad, incluyendo gasolina para avión, combustible para motores, corrientes y de propulsión de chorro, solventes, kerosinas, diesel, aceites combustibles y combustibles pesados. Para llenar todas estas necesidades, las refinerías se han desarrollado excediendo el concepto de las meras plantas de despojamiento y desintegradoras. Muchos procesos diferentes y esenciales han sido agregados.

Las plantas completas producen muchas clases de lubricantes y parafinas, sin prestar tanta atención a los rendimientos de productos ligeros. Una refinería que procesa crudos pesados de base asfáltica, produce una variedad de asfaltos para pavimentar y para techos con muy poca producción de aceites combustibles pesados.

Un proceso fundamental común a todas las refinerías, es la destilación. Se emplea en muchas formas; desde el alambique de crudo, hasta el último equipo auxiliar para la producción de compuestos intermedios o productos terminados. Esta operación se realiza actualmente casi en exclusiva en calentadores tubulares, utilizando los principios de calentamiento, evaporación instantánea y fraccionación.

La evaporación instantánea al vacío se emplea para evitar la desintegración de los productos residuales, tales como el asfalto o aceite de cilindro, o para aumentar el rendimiento del producto que se va a desintegrar. Esto puede lograrse en el destilador de crudo, introduciendo una segunda torre con o sin calentador intermedio, después de que los productos ligeros se han eliminado en una torre de destilación preliminar.

Cuando la destilación se lleva al grado de que el residuo se seca, el proceso se denomina coquizado.

Casi todos los crudos contienen agua salada al salir del pozo. El contenido de sal presenta grandes problemas en el equipo de refinación si ésta no se elimina. Dicha sal se adhiere a las paredes de los tubos en los calentadores y en los intercambiadores, acelerando la formación de coque y ocasionando problemas de corrosión. Por lo general, el agua salada se encuentra en estado de emulsión con el aceite. En el caso de crudos ligeros, la sal se puede eliminar para obtener un crudo satisfactorio para la refinación, mediante un ligero calentamiento, lavado y sedimentación. Sin embargo, algunas emulsiones son reacias y necesitan atención especial. Hay en uso dos métodos: el tratamiento químico y la precipitación eléctrica. Aún cuando el desalado se hace en el campo, las refinerías deben contar con el equipo adecuado para atacar el problema.

Se han desarrollado varios procesos para satisfacer las especificaciones de calidad de los productos. Este desarrollo se ha referido principalmente a obtener mayores rendimientos y mayor octanaje para los combustibles de motores y aviones. El número de octano es una media del poder antidetonante del combustible de motor. Los constantes aumentos en la relación de compresión de las máquinas de combustión

interna, necesitan cada vez mayores octanajes en los combustibles. Todos los procesos que se citan a continuación, son para lograr ese fin.

DESINTEGRACIÓN TÉRMICA

Este término se aplica a la descomposición pirogénica de un combustible, para obtener productos tanto ligeros como pesados. En la actualidad son pocas las unidades de este tipo que se han instalado, excepto para los trabajos especiales. Sin embargo, muchas de las unidades instaladas en el pasado aún están en servicio y distan mucho de caer en desuso.

DESINTEGRACIÓN CATALÍTICA

Este método lleva más adelante la desintegración térmica, efectuando la reacción en presencia de un catalizador. El resultado en un mejor control, mayores rendimientos y obtención de productos de mejor calidad.

FRACCIONAMIENTO DE VISCOSIDAD

Este término se aplica a una desintegración térmica ligera de residuos altamente viscosos, con algún rendimiento de nafta y destilados medios, así como mejoramiento de la calidad del aceite combustible usado.

REFORMACIÓN

Es un método para procesar cualquier gasolina o nafta por desintegración térmica o por una combinación de desintegración térmica y catalítica, a base de redistribución molecular que permite alcanzar mejores números de octano. Recientemente, la introducción del hidrógeno dentro del proceso ha aumentado materialmente el número de productos de altas especificaciones de calidad, además de mejorar el octanaje.

COQUIZADO

Ésta es en realidad una desintegración térmica, llevada a un punto de temperatura y duración tales, que sólo se obtienen en la columna destilados en el domo y coque como residuo. La importancia de esta operación se basa en el mayor aprovechamiento para cargar productos que van a desintegrarse y la eliminación de aceites combustibles residuales pesados, cuando se salida es limitada.

ALKILACIÓN

La reacción de alkilación, como se efectúa en las refinerías, consiste en la unión de un olefina, tal como el etileno, propileno y butileno con un isobutano para obtener hidrocarburos con ramificaciones de alto índice de octano. Las cargas de alimentación son fracciones muy cortas del C3 a C4. Por ejemplo, i C4H10 (isobutano) más i C4H8

(isobutinleno) = i C8H8 (isooctano). El isooctano tiene un número teórico de octano , de 100, y es el combustible de referencia para la determinación del octanaje en combustibles comerciales, por el método de motor. Su valor como agente de mezcla es indiscutible.

El proceso de alkilación se efectúa a temperaturas controladas y con varios catalizadores.

ISOMERIZACIÓN

En tanto que la fórmula molecular permanezca invariable, se pueden hacer cambios en la estructura. Un hidrocarburo en el que la estructura molecular difiere de la del hidrocarburo normal, de igual composición, se llama isómero. Una parafina normal de cadena lineal puede reestructurarse para formar una cadena con ramificaciones o sea un isómero. Los isómeros con ramificaciones tienen muy buenas cualidades antidetonantes. El valor de estos isómeros como agentes de mezcla para combustibles de motor, es excepcionalmente notable. Los procesos disponibles para transformar los hidrocarburos normales en sus formas isómeras, utilizan la acción de la temperatura y varios catalizadores. Algunos de estos proceso efectúan la reacción en presencia de hidrógeno.

POLIMERIZACIÓN

La unión de dos o más moléculas de hidrocarburos en una dola cadena más larga de carbones, y consecuentemente de mayor punto de ebullición, se llama polimerización. Para efectuar esta operación, se emplea tanto sistemas térmicos como catalíticos. Los gases generados en los procesos modernos de refinación ofrecen una carga ideal para la polimerización, lo que aumenta el rendimiento total de los productos ligeros. Los polímeros tienen un alto valor antidetonante, como agentes mezcladores para combustibles de motor.

Lo anterior representa la mayoría de los procesos empleados en la producción de componentes bases para combustibles de motor. Tales componentes deben refinarse posteriormente por una gran variedad de métodos, antes de ponerlos a la venta. La eliminación de compuestos de azufre, mercaptanos y de hidrocarburos inestables de los productos ligeros, es fundamental y se efectúa mediante una serie de procesos de tratamiento, que se describen más adelante.

Las parafinas deben eliminarse de los aceites lubricantes para asegurar un punto de congelación satisfactorio. Los compuestos no saturados que puedan descomponerse mientras están en servicio, también se eliminan. Los lubricantes deben tener un color satisfactorio y esto mejora eliminándoles los compuestos alquitranosos no saturados. Los proceso de tratamiento de lubricantes se describen también más adelante.

De hecho, casi los únicos productos de petróleo que llenan o pueden ser mezclados para satisfacer las especificaciones del mercado. Tal y como salen de las unidades de destilación, son los asfaltos refinados con vapor, y algunos de los petróleos combustibles pesados.